无线电能传输方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线电能传输方法及系统，所述方法包括：无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号；根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压；将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电。通过本发明使得无线电能传输系统的发射端及接收端的设计更轻薄化，并降低了成本。
【专利说明】无线电能传输方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线电能传输领域，尤其涉及一种无线电能传输方法及系统。
【背景技术】
[0002] 无线电能传输技术，一般是采用感应耦合电能传输技术，是一种通过电磁耦合以 非接触式方式向负载传递能量的一项新技术。无线电能传输系统主要分为发射端和接收端 两大部分，发射端主要是完成电能的变换与发送，接收端主要是完成能量的拾取与稳压，为 负载供电。系统通过发射线圈中的高频电流激发的高频磁场在接收端线圈中引起电磁感应 产生感应电压的模式完成能量的非接触传送。
[0003] 目前市面上已经出现了无线手机充电器、无线充电的电动牙刷等小功率的无线电 能传输产品。但是还没有应用无线电能传输技术的小家电产品出现，原因之一是很多小家 电产品本身需要较高的功率，满足条件的无线电能接收模块体积较大，无法装配到小家电 产品中，若加大小家电产品体积，则由于太过笨重，带来使用者操作的不便；并且成本较高， 不利于市场推广。
[0004] 如图1所示，现有的无线电能传输系统的发射端大都是采用平滑的直流逆变成高 频的交流并由发射线圈将其转化为高频的电磁场发射，为了抑制谐波，提高发射端的功率 因素，无线电能发射端需加入PFC (Power Factor Correction:功率因素校正）电路，如被 动式PFC或主动式PFC线路。这样增加了发射端的体积，成本高，不容易使产品小型轻薄化。
[0005] 对应的，如图2所示，无线电能接收端将接收到的高频交流电通过整流滤波为直 流电，然后将直流电通过逆变电路转化为市电频率的交流电(例如220V/50HZ)提供给家电 产品。
[0006] 由于无线电能接收端加入了逆变电路，对于高功率的无线电能传输的接收端来 说，其元件数倍增，导致其效率降低，功率损耗变大，且不可避免的需要增加散热片，进一步 增大了接收端的体积，不容易使产品小型轻薄化，且成本高，不便于应用在体积有限的小家 电中，从而较难实现产品化。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种无线电能传输方法及系统，实现了无线电能发射端和接收端的电 路模块的轻薄化设计，降低了成本，解决了将无线电能传输技术应用到的小家电产品中的 问题。
[0008] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] 一种无线电能传输方法，包括：
[0010] 无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频(例如50Hz或60Hz) 2倍频的正弦 单向脉冲电压，通过高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单 向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；
[0011] 无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信 号进行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，将所述正弦单向脉冲电压提供给负 载，为负载供电。
[0012] 其中，所述通过高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正 弦单向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波还包 括：通过预先在所述发射端中设置的补偿电路对所述高频载波信号进行补偿，以根据补偿 后的所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波；
[0013] 所述无线电能传输方法还包括：
[0014] 采样发射线圈上的电压波形并实时调节所述高频逆变电路的开关频率，使所述高 频逆变电路的开关频率与由所述补偿电路与发射线圈构成的谐振网络的频率一致。
[0015] 其中，所述无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号还包括： 对接收端的功率因素进行补偿，以调整接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的 电能转换得到所述高频载波信号。
[0016] 其中，所述将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电之后，还包括：
[0017] 实时采集无线电能接收电路输出给负载的电压、电流及非正常状态时的保护的模 拟信号，将其转化为数字信号，并将所述负载的电压、电流及非正常状态时的保护的数字信 号通过无线方式反馈给发射端；
[0018] 发射端根据所述负载的电压、电流及非正常状态时的保护的信号调整其工作状 态；
[0019] 所述非正常状态时的保护的模拟信号包括：过流、过压或过温。
[0020] -种无线电能传输系统，包括发射端和接收端，发射端产生的电磁波，接收端拾取 所述电磁波并转化为电能为负载供电，其中，所述发射端包括：
[0021] 第一整流高频滤波电路，用于将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉 冲电压，
[0022] 高频逆变电路，与所述第一整流高频滤波电路和控制电路连接，用于根据控制电 路的控制信号对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频 载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生的电磁波；
[0023] 所述接收端包括：第二整流高频滤波电路，用于对由电磁波转换得到的包含所述 正弦单向脉冲电压的高频载波信号进行滤波，得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压； 将所述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电。
[0024] 其中，所述发射端还包括：
[0025] 与所述高频逆变电路连接的补偿电路，其包含一谐振电容，且所述补偿电路与发 射线圈连接构成谐振网络，用于对高频逆变电路的所述高频载波信号进行补偿；
[0026] 线圈温度采集电路和线圈电流电压信号采集电路，分别与所述控制电路连接，用 于采集发射线圈的温度和电流电压信号并确定是否发出相应的保护信号给控制电路；
[0027] 所述控制电路，还用于根据采样得到的发射线圈的电压波形实时调节所述高频逆 变电路的开关频率，使所述1?频逆变电路的开关频率与谐振网络的频率一致。
[0028] 其中，所述接收端还包括：
[0029] 拾取补偿电路，与拾取线圈和所述第二整流高频滤波电路连接，并且，所述拾取补 偿电路与发射端的补偿电路构成一补偿拓扑架构，用于对接收端的功率因素进行补偿，以 调整接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号；
[0030] 其中，所述拾取补偿电路中包含一谐振电容。
[0031] 其中，所述接收端还包括：
[0032] 负载信息采集电路，用于实时采集负载信息；所述负载信息包括负载的电流信号、 电压信号及非正常状态时的保护的模拟信号；
[0033] 电压负反馈、保护及AD转换电路，与所述负载信息采集电路连接，用于将负载信 息的模拟信号转化为负载信息的数字信号；以及，
[0034] 无线信号发射电路，与所述电压负反馈、保护及AD转换电路连接，用于将所述负 载信息的数字信号调制到无线通信信道中并发射出去；
[0035] 所述发射端还包括：
[0036] 无线信号接收电路，与所述控制电路连接，用于接收接收端反馈的负载信息；
[0037] 所述控制电路，还用于根据无线信号接收电路接收到的负载信息调整发射端的工 作状态。
[0038] 其中，所述发射端还包括：
[0039] EMI电路，与所述控制电路和所述线圈温度采集电路连接，并且其包含一继电器， 当线圈温度达到设定点时直接控制继电器断开电能的输入，输入的市电通过所述EMI电路 进入所述第一整流高频滤波电路。
[0040] 其中，所述发射端还包括：
[0041] 待机唤醒电路，与所述控制电路连接，用于当检测到接收端的负载移开时，自动或 根据用户操作指令控制发射端进入待机状态。
[0042] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：
[0043] 本发明实施例通过优化无线电能传输系统的电路设计方案，最大程度的减少了发 射端和接收端的电路模块的体积，实现了发射端和接收端的电路模块的轻薄化设计，降低 成本，且可以保证小家电产品可以稳定可靠的工作，利于技术的产业化。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1是现有的无线电能传输系统的发射端的结构示意图。
[0045] 图2是现有的无线电能传输系统的接收端的结构示意图。
[0046] 图3是本发明的一种无线电能传输方法的一个实施例的流程图。
[0047] 图4是本发明的一种无线电能传输系统的一个实施例的结构示意图。
[0048] 图5是本发明一种无线电能传输系统的又一实施例的结构示意图
【具体实施方式】
[0049] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0050] 请参阅图3,其是本发明一种适用于小家电无线电能传输的方法的一实施例的流 程图，包括如下步骤S110-S120 :
[0051] S110、无线电能发射端将输入的交流市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲 电压；并通过发射端的高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变，得到包含所述正 弦单向脉冲电压的高频载波信号；根据所述高频载波信号控制发射线圈产生对应的电磁 波。其中，由于所述正弦单向脉冲电压的波形类似于麦当劳的标记，因此也称为麦当劳波。
[0052] 由于无线电能发射端与市电相接，为了减少无线电能传输产品对电网谐波的污 染，因此要提高发射端的功率因素。本发明实施例中市电工频交流经过整流滤波为麦当劳 波后，不再需要用大容量的低频滤波电容滤波成平滑的直流，这样在每半个周期内发射端 的桥式整流电路中总有两个二级管的导通角接近于180度，减小了短时间内的大电流脉 冲，电流被平均到了整个周期，减小了谐波，改善了发射端的功率因素。
[0053] S120、无线电能接收端拾取所述电磁波并转换得到包含所述正弦单向脉冲电压的 高频载波信号，通过接收端的整流滤波电路对所述高频载波信号进行滤波得到市电工频2 倍频的正弦单向脉冲电压；将所述市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压提供给负载，为负 载供电。
[0054] 由于发射端的高频逆变电路的供电电压为市电工频2倍频的麦当劳波电压，所以 发射线圈的电压波形为载有麦当劳波电压的高频载波信号。因此接收端的拾取线圈上的电 压波形也为载有麦当劳波电压的的高频载波信号。经过接收端的整流滤波电路将其中的高 频部分滤除，得到工频2倍频的麦当劳波。再以工频的2倍频率的麦当劳波（例如频率为 100Hz或120Hz，电压有效值为100V?240V，也可跟据需要通过通信反馈调节麦当劳波的有 效值）供电给负载。
[0055] 试验表明，本发明实施例的工频的2倍频率的麦当劳波对目前使用交流的加热厨 具和电动厨具影响极小，这样无线电能接收端无需逆变器就可直接供电给电器，节约成本， 且有利于无线电能接收端的小型化设计，有利于将无线电能传输技术推广应用到在小家电 广品中。
[0056] 基于本发明上述实施例，较佳地，预先在所述无线电能发射端中设置一补偿电路， 其中，所述补偿电路和拾取补偿电路中各包含一谐振电容。所述通过高频逆变电路对所述 正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述 高频载波信号控制发射线圈产生电磁波，其中还包括：通过所述补偿电路对所述高频载波 信号进行补偿，以根据补偿后的所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波。具体如：所述 发射端的补偿电路与发射线圈构成一谐振网络，发射端向接收端传输电能的过程中，即通 过所述发射端的高频逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变，得到包含所述正弦单向 脉冲电压的高频载波信号；根据所述高频载波信号控制发射线圈产生对应的电磁波之后， 还根据采样得到的发射线圈上的电压波形实时调节所述高频逆变电路的开关频率，以使发 射端的高频逆变电路的开关频率与谐振网络的频率一致，使所述谐振网络对于其输入的电 源而言呈现出纯阻抗的特点。具体实施时，可利用软件预先将高频逆变电路的开关频率设 定在一固定频率(此频率为不考虑接收端的反射阻抗时的谐振频率)，当发射端检测到接收 端有负载工作时，通过对谐振网络以及高频逆变电路的开关频率进行跟踪，并根据采样得 到的发射线圈上的电压波形实时调节高频逆变电路的开关频率，使高频逆变器的开关频率 与谐振网络的频率一致。其中，频率跟踪的方式包括软件或者硬件实现方式，不论哪种方式 只要能使高频逆变器的开关频率与谐振网络的频率一致即可，这时谐振网络中的感抗和容 抗相互抵消达到相对于其输入的电源而言，谐振网络呈现出纯阻抗的特点。这样输入谐振 网络的电流和电压就能完全同相位，再加上输入到高频逆变电路的电压是市电工频2倍频 的正弦单向脉冲电压，因此输入电流就与市电输入的电压同相，谐振网络处于准谐振状态， 发射端的功率因素达到较高的值。实现了发射端不需增加额外的PFC电路即可达到功率因 素校正的目的，这样使得无线电能发射端的体积变小，成本降低。
[0057] 较佳地，本发明实施例中，所述无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高 频载波信号还包括：对接收端的功率因素进行补偿，以调整接收端接收到的有用功功率大 小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号。如：预先在所述无线电能接收端中设 置一拾取补偿电路，通过所述拾取补偿电路对接收端的功率因素进行补偿，以调整接收端 接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号；其中，所述拾 取补偿电路与所述发射端的补偿电路组成SS、SP、PP或PS任意一种补偿拓扑架构（SS :发 射端补偿电路与发射线圈串联，接收端补偿电路与拾取线圈串联；SP:发射端补偿电路与 发射线圈串联，接收端补偿电路与拾取线圈并联；PP :发射端补偿电路与发射线圈并联，接 收端补偿电路与拾取线圈并联；PS:发射端补偿电路与发射线圈并联，接收端补偿电路与 拾取线圈串联)。
[0058] 较佳地，本发明实施例中，接收端与发射端进行实时数据通信，向发射端实时反馈 负载信息，使发射端可相应的调整工作状态。具体为：所述接收端将所述市电工频2倍频的 正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电之后，还实时采集负载的电压、电流及非正常状 态时保护的模拟信号(如过流、过压、过温等信号)，将其转化为数字信号，并将所述负载的 电压、电流及非正常状态时保护的数字信号通过无线方式反馈给接收端。发射端根据接收 端反馈的负载信息调整发射端的工作状态。
[0059] 通过接收端与发射端的数据通信，达到的好处有：1、将无线电能接收端的输出电 压信号反馈到无线电能发射端，通过调节发射端的高频逆变器中开关电路的占空比或开关 频率来稳定无线电能接收端的输出电压；2、将无线电能接收端的保护信号如过流、过压、过 温等信号反馈到无线电能发射端，可及时控制关闭开关电路，中断无线电能发射端的工作 状态使其处于待机状态或重启模式；3、无线电能发射端对接收端的负载进行识别，只有合 法的接收端的负载才能进入电能传输的状态。
[0060] 基于本发明上述实施例的无线电能传输的方法：在发射端采用市电工频2倍频的 麦当劳波的电压源输入给高频逆变器，形成逆变的高频载波信号在所述麦当劳波上，并由 发射线圈将其转化为高频的电磁波发射，由接收端的拾取线圈拾取电磁波并将其转化为电 能，再整流滤波得到市电工频2倍频的麦当劳波，供给电器负载使用。并且输出的市电工频 2倍频的麦当劳波电压大小可以由反馈电路进行调节达到电压稳定，以保证接收端的负载 电器的用电质量。由于发射端无需加入额外的PFC电路进行功率因数调整，接收端无需加 入逆变电路对进行输出电压的调整，因此，最大程度的减少了发射端和接收端电路模块的 体积，实现了发射端和接收端电路模块的轻薄化设计，降低成本，便于推广应用到小家电的 无线电能传输领域中；同时保证了小家电产品可以稳定可靠的工作，利于技术的产业化。
[0061] 请参阅图4,本发明还提供了一种适用于高功率的无线电能传输的系统的实施例， 所述系统包括发射端10和接收端20,发射端10将电能转换为电磁波，接收端20拾取电磁 波并转化为电能为负载30供电；其中，所述发射端10中包括：
[0062] 第一整流高频滤波电路101，用于将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单 向脉冲电压。
[0063] 本发明实施例中市电工频交流经过整流滤波为麦当劳波后，不再需要用大容量的 低频滤波电容滤波成平滑的直流，这样在每半个周期内发射端的桥式整流电路中总有两个 二级管的导通角接近于180度，减小了短时间内的大电流脉冲，电流被平均到了整个周期， 减小了谐波，改善了发射端的功率因素。
[0064] 高频逆变电路102,与所述第一整流高频滤波电路101和控制电路103连接，用 于根据控制电路103的控制信号对所述正弦单向脉冲电压进行逆变，得到包含所述正弦单 向脉冲电压的高频载波信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈104产生对应的电磁 波。
[0065] 所述接收端20包括：第二整流高频滤波电路201，用于在拾取线圈204拾取到电 磁波并转换得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号之后，对所述高频载波信号进 行滤波，得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压；并将所述正弦单向脉冲电压提供给负 载30,为负载供电。
[0066] 由于发射端10的高频逆变电路102的供电电压为市电工频2倍频的麦当劳波电 压，所以发射线圈104的电压波形为载有麦当劳波电压的高频载波信号，所述高频载波信 号的频率为高频逆变电路102的开关频率。因此接收端20的拾取线圈204上的电压波形 也为载有麦当劳波电压的的高频载波信号。经过接收端20的第二整流滤波电路201将高 频部分滤除，得到工频2倍频的麦当劳波。以工频的2倍频率的麦当劳波（有效值220V，也 可跟据需要通过通信反馈调节麦当劳波的有效值）供电给负载30。
[0067] 试验表明，本发明实施例的工频的2倍频率的麦当劳波对目前使用交流的加热厨 具和电动厨具影响极小，这样无线电能接收端无需逆变器就可直接供电给电器，节约成本， 且有利于无线电能发射端和接收端的小型化设计，有利于将无线电能传输技术推广应用到 在小豕电广品中。
[0068] 较佳地，请参阅图5,图5为本发明一种适用于小家电无线电能传输的系统的另一 实施例的结构示意图，如图5所示，所述系统包括发射端10和接收端20,所述接收端20的 拾取线圈204放置于发射端10的发射线圈104的正上方，通过拾取发射线圈104产生的磁 场波并转化为电能，实现发射端与接收端的非接触式电能传输。其中，所述发射端10包括 第一整流高频滤波电路101、高频逆变电路102、发射线圈104和控制电路103 ;所述接收端 20包括有第二整流高频滤波电路201和拾取线圈204,其中具体各部分的功能请参考上一 实施例所述。并且，所述发射端10还包括：补偿电路105,与所述高频逆变电路102和发射 线圈104连接，其中包含一谐振电容，且所述补偿电路105与发射线圈104连接构成谐振网 络，用于对高频逆变电路的所述高频载波信号进行补偿；还包括线圈温度采集电路106和 线圈电流电压信号采集电路107,分别与所述控制电路103连接，用于采集发射线圈的温度 和电流电压信号并确定是否发出相应的保护信号给控制电路。
[0069] 较佳地，所述控制电路103,还用于根据采样得到的发射线圈的电压波形实时调节 所述1?频逆变电路102的开关频率，使所述1?频逆变电路102的开关频率与由所述谐振网 络的频率一致，以使所述谐振网络对于其输入端而言呈现出纯阻抗的特点。这时谐振网络 中的感抗和容抗相互抵消，输入谐振网络的电流和电压就能完全同相位，再加上输入到高 频逆变电路的电压是市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，因此输入电流就与市电输入的 电压同相，即谐振网络处于准谐振状态，输入端的功率因素达到较高的值。实现了发射端不 需增加额外的PFC电路即可达到功率因素校正的目的，使得无线电能发射端的体积变小， 成本降低。
[0070] 继续参阅图5,本实施例中，所述接收端20还包括：拾取补偿电路202,与拾取线圈 204和所述第二整流高频滤波电路201连接，并且，所述拾取补偿电路202与发射端的补偿 电路105构成SS、SP、PP或PS任意一种补偿拓扑架构(具体请参见上述实施例所述)，用于 对接收端的功率因数进行补偿，以调整接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的 电能转换得到所述高频载波信号；其中，所述拾取补偿电路202中包含一谐振电容。
[0071] 较佳地，所述接收端20还包括：负载信息采集电路203,用于实时采集负载信息； 本发明实施例中，所述负载信息包括负载的电流信号、电压信号及非正常状态时的保护的 模拟信号。电压负反馈、保护及AD转换电路205,与所述负载信息采集电路203连接，用于 将负载信息的模拟信号转化为负载信息的数字信号。无线信号发射电路206,与所述电压负 反馈、保护及AD转换电路205连接，用于将所述负载信息的数字信号调制到无线通信信道 中并发射出去。
[0072] 对应地，所述发射端10还包括：无线信号接收电路108,与所述控制电路103连 接，用于接收接收端反馈的负载信息。对应的，所述控制电路103还用于根据无线信号接收 电路接收到的负载信息调整接收端的工作状态。
[0073] 较佳地，所述发射端10还包括：
[0074] EMI电路（电磁兼容的电路，内包含一继电器）109,与所述控制电路和所述线圈温 度采集电路连接，当所述发射线圈的温度达到设定点时直接控制所述继电器断开电能的输 入，输入的市电通过所述EMI电路109进入所述第一整流高频滤波电路；通过EMI电路可减 少对市电电网的电磁干扰。
[0075] 待机唤醒电路110,与所述控制电路103连接，用于当检测到接收端的负载移开 时，自动或根据用户操作指令控制发射端进入待机状态。
[0076] 此外，如图5所示，所述发射端10还包括：操作界面/按钮电路111，用于使用者 对机器的操作指令的输入。
[0077] 所述接收端20还包括：拾取线圈温度采集电路207,用于检测拾取线圈的温度以 确定是否需要发出进行过温保护的信号。
[0078] 通过实施本发明实施例，优化了无线电能传输系统的电路设计方案，最大程度的 减少了发射端和接收端的电路模块的体积，实现了发射端和接收端的电路模块的轻薄化设 计，降低成本，且可以保证小家电产品可以稳定可靠的工作，利于技术的产业化。
[0079] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种无线电能传输方法，其特征在于，包括： 无线电能发射端将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，通过高频 逆变电路对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波 信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波； 无线电能接收端拾取所述电磁波转换得到所述高频载波信号，对所述高频载波信号进 行滤波得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压，将所述正弦单向脉冲电压提供给负载， 为负载供电，其中 所述市电工频是50Hz或60Hz。
2. 如权利要求1所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述通过高频逆变电路对所 述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波信号，以根据所 述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波还包括：通过预先在所述发射端中设置的补偿电 路对所述高频载波信号进行补偿，以根据补偿后的所述高频载波信号控制发射线圈产生电 磁波； 所述无线电能传输方法还包括： 采样发射线圈上的电压波形并实时调节所述高频逆变电路的开关频率，使所述高频逆 变电路的开关频率与由所述补偿电路与发射线圈构成的谐振网络的谐振频率一致。
3. 如权利要求2所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述无线电能接收端拾取所 述电磁波转换得到所述高频载波信号还包括：对接收端的功率因数进行补偿，以调整接收 端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号。
4. 如权利要求1所述的无线电能传输方法，其特征在于，所述将所述正弦单向脉冲电 压提供给负载，为负载供电之后，还包括： 实时采集无线电能接收端输出给负载的电压、电流及非正常状态时保护的模拟信号， 将其转化为数字信号，并将所述负载的电压、电流及非正常状态时保护的数字信号通过无 线方式反馈给发射端； 发射端根据所述负载的电压、电流及非正常状态时的保护的数字信号调整其工作状 态； 所述非正常状态时的保护的模拟信号包括：过流、过压或过温。
5. -种无线电能传输系统，包括发射端和接收端，发射端产生电磁波，接收端拾取所述 电磁波并转化为电能为负载供电，其特征在于，所述发射端包括： 第一整流高频滤波电路，用于将输入的市电整流为市电工频2倍频的正弦单向脉冲电 压， 高频逆变电路，与所述第一整流高频滤波电路和控制电路连接，用于根据控制电路的 控制信号对所述正弦单向脉冲电压进行逆变得到包含所述正弦单向脉冲电压的高频载波 信号，以根据所述高频载波信号控制发射线圈产生电磁波； 所述接收端包括：第二整流高频滤波电路，用于对由电磁波转换得到的包含所述正弦 单向脉冲电压的高频载波信号进行滤波，得到市电工频2倍频的正弦单向脉冲电压；将所 述正弦单向脉冲电压提供给负载，为负载供电，其中 所述市电工频是50Hz或60Hz。
6. 根据权利要求5所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端还包括： 与所述高频逆变电路连接的补偿电路，其包含一谐振电容，且所述补偿电路与发射线 圈连接构成谐振网络，用于对高频逆变电路的所述高频载波信号进行补偿； 线圈温度采集电路和线圈电流电压信号采集电路，分别与所述控制电路连接，用于采 集发射线圈的温度和电流电压信号并确定是否发出相应的保护信号给控制电路； 所述控制电路，还用于根据采样得到的发射线圈的电压波形实时调节所述高频逆变电 路的开关频率，使所述1?频逆变电路的开关频率与谐振网络的谐振频率一致。
7. 根据权利要求6所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述接收端还包括： 拾取补偿电路，与拾取线圈和所述第二整流高频滤波电路连接，并且，所述拾取补偿电 路与发射端的补偿电路构成一补偿拓扑架构，用于对接收端的功率因素进行补偿，以调整 接收端接收到的有用功功率大小，再根据补偿后的电能转换得到所述高频载波信号； 其中，所述拾取补偿电路中包含一谐振电容。
8. 根据权利要求5所述的无线电能传输系统，其特征在于， 所述接收端还包括： 负载信息采集电路，用于实时采集负载信息；所述负载信息包括负载的电流信号、电压 信号及非正常状态时的保护的模拟信号； 电压负反馈、保护及AD转换电路，与所述负载信息采集电路连接，用于将负载信息的 模拟信号转化为负载信息的数字信号；以及， 无线信号发射电路，与所述电压负反馈、保护及AD转换电路连接，用于将所述负载信 息的数字信号调制到无线通信信道中并发射出去； 所述发射端还包括： 无线信号接收电路，与所述控制电路连接，用于接收接收端反馈的负载信息； 所述控制电路，还用于根据无线信号接收电路接收到的负载信息调整发射端的工作状 态。
9. 根据权利要求6所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端还包括： EMI电路，与所述控制电路和所述线圈温度采集电路连接，并且其包含一继电器，当所 述发射线圈的温度达到设定点时直接控制所述继电器断开电能的输入，输入的市电通过所 述EMI电路进入所述第一整流高频滤波电路。
10. 根据权利要求5所述的无线电能传输系统，其特征在于，所述发射端还包括： 待机唤醒电路，与所述控制电路连接，用于当检测到接收端的负载移开时，自动或根据 用户操作指令控制发射端进入待机状态。
【文档编号】H02J17/00GK104124774SQ201310157085
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】李聃, 龙海岸 申请人:海尔集团技术研发中心, 海尔集团公司